[發(fā)明專利]一種超聲速凹腔燃燒室的點火結(jié)構(gòu)及超燃沖壓發(fā)動機

有效

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112361379B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡尊;朱家健;孫明波;田軼夫;馮戎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: F23Q13/00
• 分類號: F23Q13/00;F23R3/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明涉及一種超聲速凹腔燃燒室的點火結(jié)構(gòu)及超燃沖壓發(fā)動機。所述點火結(jié)構(gòu)包括：設(shè)有凹腔的燃燒室，碳氫燃料隨所述凹腔燃燒室上方的超聲速氣流能夠進入到所述凹腔中，所述凹腔的底壁設(shè)有燒蝕腔；以及激光器，用于發(fā)射激光，所述激光器發(fā)射的激光能夠聚焦于所述燒蝕腔的腔壁上并誘發(fā)等離子體，以形成初始火焰，所述初始火焰用于起到點火作用；其中，所述激光器發(fā)射的激光聚焦于所述燒蝕腔的腔壁時，所述燒蝕腔的腔壁受到所述激光照射的面積為第一面積；若所述激光器發(fā)射的激光直接聚焦于所述凹腔的底壁，所述凹腔的底壁受到所述激光照射的區(qū)域的面積為第二面積，所述第二面積小于所述第一面積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及具有超聲速凹腔燃燒室的點火結(jié)構(gòu)及超燃沖壓發(fā)動機。

背景技術(shù)

超聲速氣流環(huán)境中的點火問題是超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)的關(guān)鍵問題之一，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的點火是超聲速燃燒領(lǐng)域的核心技術(shù)。為了實現(xiàn)在超聲速氣流中可靠地點火，通常采用凹腔燃燒室改善點火前流場環(huán)境，并增大點火系統(tǒng)的能量來盡可能提高點火概率。按照這種設(shè)計思路雖然能夠基本滿足工程上對單次可靠點火的需求，但面對復(fù)雜超聲速來流條件，仍時常會發(fā)生點火失敗、熄火等一些對發(fā)動機來說十分致命的問題，可靠性較差。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種可靠性較佳的超聲速凹腔燃燒室的點火結(jié)構(gòu)及超燃沖壓發(fā)動機。

一種超聲速凹腔燃燒室的點火結(jié)構(gòu)，所述點火結(jié)構(gòu)包括：燃燒室，設(shè)有凹腔，碳氫燃料在所述燃燒室上方隨超聲速氣流能夠進入到所述凹腔中，所述凹腔的底壁設(shè)有燒蝕腔；以及激光器，用于發(fā)射激光，所述激光器發(fā)射的激光能夠聚焦于所述燒蝕腔的腔壁上并燒蝕該腔壁誘發(fā)等離子體，以形成初始火焰，所述初始火焰用于起到點火作用；

其中，所述激光器發(fā)射的激光聚焦于所述燒蝕腔的腔壁時，所述燒蝕腔的腔壁受到所述激光照射的面積為第一面積；若所述激光器發(fā)射的激光直接聚焦于所述凹腔的底壁，所述凹腔的底壁受到所述激光照射的區(qū)域的面積為第二面積，所述第二面積小于所述第一面積。

在其中一個實施例中，所述燒蝕腔包括第一腔室，所述第一腔室的開口形成于所述凹腔的底壁，且所述第一腔室的橫截面積從靠近所述第一腔室的開口的一側(cè)至遠離所述第一腔室的開口的一側(cè)的方向遞減。

在其中一個實施例中，所述第一腔室的腔壁為曲面。

在其中一個實施例中，所述第一腔室的腔壁為半球面。

在其中一個實施例中，所述燒蝕腔還包括開設(shè)于所述第一腔室的腔壁的第二腔室，所述第二腔室的開口與所述第一腔室的開口同軸設(shè)置，所述激光器發(fā)射的激光能夠依次穿過所述第一腔室的開口以及所述第二腔室的開口，且所述激光器發(fā)射的激光能夠照射于所述第二腔室；

其中，所述第二腔室的腔壁受到激光照射的面積大于所述第二腔室的開口面積。

在其中一個實施例中，所述第二腔室的開口形成于所述第一腔室的底壁的中心，且所述第二腔室的橫截面積從靠近所述第二腔室的開口的一側(cè)至遠離所述第二腔室的開口的一側(cè)的方向遞減。

在其中一個實施例中，所述第二腔室的腔壁為曲面。

在其中一個實施例中，所述凹腔的底壁為平面，所述激光器發(fā)射的激光以垂直于所述凹腔的底壁的方向聚焦于所述燒蝕腔的腔壁。

在其中一個實施例中，所述凹腔包括靠近所述燃燒室的進口的第一端、以及靠近所述燃燒室的出口的第二端，所述燒蝕腔靠近所述第二端設(shè)置。

一種超燃沖壓發(fā)動機，包括如上所述的超聲速凹腔燃燒室的點火結(jié)構(gòu)。